目前,被人們所關(guān)注傳感器的類型: 壓力傳感器、光電傳感器,、位移傳感器,、超聲波傳感器,、溫度傳感器、濕度傳感器,、光纖傳感器,。
一、壓力傳感器
壓力傳感器,、壓力變送器的種類及選用
壓力傳感器及壓力變送器分為表壓,、絕壓、差壓等種類,。常見0.1,、0.2、0.5,、1.0等精度等級,。可測量的壓力范圍很寬,，小到幾十毫米水柱,，大的可達上百兆帕,。不同種類壓力傳感器及壓力變送器的工作溫度范圍也不同,，常分成0~70℃、-25~85℃,、-40~125℃,、-55~150℃幾個等級，某些特種壓力傳感器的工作溫度可達400~500℃,。
壓力傳感器及壓力變送器基于不同的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計有著不同的防水性能及防爆等級,，接液腔體由于材料、形狀的差異可測量的流體介質(zhì)種類也不同,，常分為干燥氣體,、一般液體、酸堿腐蝕溶液,、可燃性氣液體,、粘稠及特殊介質(zhì)。壓力傳感器及壓力變送器作為一次儀表需與二次儀表或計算機配合使用,，壓力傳感器及壓力變送器常見的供電方式為：DC 5V,、12V、24V,、±12V等,，輸出方式有：0~5V、1~5V,、0.5~4.5V,、0~10mA,、 0~20mA、 4~20mA等及Rs232,、Rs485等與計算機的接口,。
用戶在選擇壓力傳感器及壓力變送器時，應(yīng)充分了解壓力測量系統(tǒng)的工況,，根據(jù)需要合理選擇,，使系統(tǒng)工作在較好狀態(tài)，并可降低工程造價,。
壓力傳感器常見精度參數(shù)及試驗設(shè)備
傳感器靜態(tài)標定設(shè)備：活塞壓力計：精度優(yōu)于0.05% 數(shù)字壓力表: 精度優(yōu)于0.05% 直流穩(wěn)壓電源: 精度優(yōu)于0.05%,。
傳感器溫度檢驗設(shè)備：高溫試驗箱：溫度從0℃～+250℃溫度控制精度為±1℃，低溫試驗箱：溫度能從0℃～-60℃溫度控制精度為±1℃
傳感器靜態(tài)性能試驗項目：零點輸出,、滿量程輸出,、非線性、遲滯,、重復(fù)性,、零點漂移、超復(fù)荷,。
傳感器環(huán)境試驗項目：零點溫度漂移,、靈敏度漂移、零點遲滯,、靈敏度遲滯,。（檢查產(chǎn)品在規(guī)定的溫度范內(nèi)對溫度的適應(yīng)能力，此項參數(shù)對精度影響極為重要）
壓力傳感器使用注意事項
壓力傳感器及壓力變送器在安裝使用前應(yīng)詳細閱讀產(chǎn)品樣本及使用說明書,，安裝時壓力接口不能泄露,，確保量程及接線正確。壓力傳感器及壓力變送器的外殼一般需接地,，信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設(shè),，壓力傳感器及壓力變送器周圍應(yīng)避免有強電磁干擾。壓力傳感器及壓力變送器在使用中應(yīng)按行業(yè)規(guī)定進行周期檢定,。
壓力傳感器是工業(yè)實踐中為常用的一種傳感器,，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電,、鐵路交通,、智能建筑、生產(chǎn)自控,、航空航天,、軍工、石化,、油井,、電力,、船舶、機床,、管道等眾多行業(yè),，簡單介紹一些常用傳感器原理及其應(yīng)用：
1、應(yīng)變片壓力傳感器原理與應(yīng)用
力學(xué)傳感器的種類繁多,，如電阻應(yīng)變片壓力傳感器,、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器,、電感式壓力傳感器,、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等,。但應(yīng)用為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器,。
在了解壓阻式力傳感器時,，我們首先認識一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件,。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一,。電阻應(yīng)變片應(yīng)用多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種,。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上,，當基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化,。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小,，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大,，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機構(gòu),。
金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔,、絕緣保護片和引出線等部分組成,。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計者設(shè)計,，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小,，所需的驅(qū)動電流太大，同時應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高,，不同的環(huán)境中使用,，使應(yīng)變片的阻值變化太大,，輸出零點漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜,。而電阻太大,，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差,。一般均為幾十歐至幾十千歐左右,。
電阻應(yīng)變片的工作原理：金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng),。
我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發(fā)生變化,，從上式中可很容易看出,，其電阻值即會發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時,，其長度增加,，而截面積減少，電阻值便會增大,。當金屬絲受外力作用而壓縮時,，長度減小而截面增加，電阻值則會減小,。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓）,，即可獲得應(yīng)變金
2、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用
抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒有液體的傳遞,，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面,，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,，連接成一個惠斯通電橋(閉橋),，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個與壓力成正比的高度線性,、與激勵電壓也成正比的電壓信號,，標準的信號根據(jù)壓力量程的不同標定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和應(yīng)變式傳感器相兼容,。通過激光標定,，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補償0～70℃,，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸,。陶瓷是一種*的高彈性、抗腐蝕,、抗磨損,、抗沖擊和振動的材料,。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達-40～135℃，而且具有測量的高精度,、高穩(wěn)定性,。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號強,，長期穩(wěn)定性好,。高特性，低價格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向,，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢,，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴散硅壓力傳感器。
3,、擴散硅壓力傳感器原理及應(yīng)用
工作原理：被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷）,，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化,，和用電子線路檢測這一變化,，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標準測量信號。
4,、藍寶石壓力傳感器原理與應(yīng)用
利用應(yīng)變電阻式工作原理,，采用硅-藍寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有的計量特性,。藍寶石系由單晶體絕緣體元素組成,，不會發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象,；藍寶石比硅要堅固,，硬度更高，不怕形變,；藍寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（1000 OC以內(nèi)）,，因此，利用硅-藍寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件,，對溫度變化不敏感，即使在高溫條件下,，也有著很好的工作特性,；藍寶石的抗輻射特性*；另外,，硅-藍寶石半導(dǎo)體敏感元件,，無p-n漂移，因此,，從根本上簡化了制造工藝,，提高了重復(fù)性,，確保了高成品率。
用硅-藍寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器,，可在惡劣的工作條件下正常工作,，并且可靠性高、精度好,、溫度誤差極小,、性價比高。表壓壓力傳感器和變送器由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測量膜片和鈦合金接收膜片,。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍寶石薄片,，被焊接在鈦合金測量膜片上。被測壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測量膜片之間用拉桿堅固的連接在一起）,。在壓力的作用下,，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅-藍寶石敏感元件感知后,，其電橋輸出會發(fā)生變化,，變化的幅度與被測壓力成正比。
傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電,，并將應(yīng)變電橋的失衡信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號輸出（0-5,，4-20mA或0-5V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中,，藍寶石薄片,，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到了彈性元件的作用,，將被測壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變,，從而達到壓力測量的目的。
5,、壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用
壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英,、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體,，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的,，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在,，但溫度超過這個范圍之后,，壓電性質(zhì)*消失（這個高溫就是所謂的“居里點”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微?。ㄒ簿驼f壓電系數(shù)比較低）,，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用,。磷酸二氫胺屬于人造晶體,，能夠承受高溫和相當高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,。
壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上,，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷,、PZT,、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等,，壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理,，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷,，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存,。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力,。
壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度,、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計,。它具有結(jié)構(gòu)簡單,、體積小、重量輕,、使用壽命長等優(yōu)異的特點,。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車,、船舶,、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位,。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量,。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力,。它既可以用來測量大的壓力,，也可以用來測量微小的壓力。
壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中,，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的,，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛
二,、光電傳感器
光電傳感器的功能主要有：檢測物體的有無，檢測透明物體，檢測色標,，檢測顏色,，檢測發(fā)光物體，檢測位移,，激光傳感器,，CCD視像傳感器，槽形開關(guān)等,；檢測和測量的光柵及傳感器的功能主要有：測量物體的外形,，糾偏，檢測微小的透明物體,，測量位移等,；安全光幕的功能主要有：對人的手指，手掌,，手臂等身體各部位的2級和4級保護,；溫度控制器的功能主要有：PID控制和自動演算，自診斷,，自動調(diào)諧和自適應(yīng)等功能以及三級軟件安全鎖,。
品牌有:OMRON,SUNX,KEYENCE,SICK,AUTONICS
光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量,，如光強,、光照度、輻射測溫,、氣體成分分析等,；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑,、表面粗糙度,、應(yīng)變、位移,、振動,、速度、加速度,，以及物體的形狀,、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸,、響應(yīng)快,、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應(yīng)用,。近年來,，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁,。具體應(yīng)用：
1,、煙塵濁度監(jiān)測儀：防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的重要任務(wù)之一。為了消除工業(yè)煙塵污染,，首先要知道煙塵排放量,，因此必須對煙塵源進行監(jiān)測、自動顯示和超標報警,。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的,。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加,，到達光檢測器的光減少,，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。
2,、光電池在光電檢測和自動控制方面的應(yīng)用：光電池作為光電探測使用時,，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝不*相同,。由于光電池工作時不需要外加電壓,；光電轉(zhuǎn)換效率高，光譜范圍寬,，頻率特性好,，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出,、光電耦合,、光柵測距、激光準直,、電影還音,、紫外光監(jiān)視器和燃氣輪機的熄火保護裝置等。
光電傳感器特長,。①檢測距離長：如果在對射型中保留10m以上的檢測距離等,，便能實現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等）無法離檢測,。②對檢測物體的限制少：由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理,，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測,。③響應(yīng)時間短：光本身為高速,，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機械性工作時間,，響應(yīng)時間非常短,。④分辨率高：能通過設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點,，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率,。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測,。⑤可實現(xiàn)非接觸的檢測：可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷,。因此，傳感器能長期使用,。⑥可實現(xiàn)顏色判別：通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異,。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進行檢測,。⑦便于調(diào)整：在投射可視光的類型中,，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調(diào)整,。
三,、位移傳感器
主要特性參數(shù)：標稱阻值：電位器上面所標示的阻值；重復(fù)精度：此參數(shù)越小越好,；分辨率：位移傳感器所能反饋的小位移數(shù)值,，此參數(shù)越小越好，導(dǎo)電塑料位移傳感器分辨率為無窮??；允許誤差：標稱阻值與實際阻值的差值跟標稱阻值之比的百分數(shù)稱阻值偏差，它表示電位器的精度,。允許誤差一般只要在±20%以內(nèi)就符合要求,，因為一般位移傳感器是以分壓的方式來使用,具體電阻的大小對傳感器的數(shù)據(jù)采集沒有影響；線性精度：直線性誤差.此參數(shù)越小越好,；壽命：導(dǎo)電塑料位移傳感器都在200萬次以上.
常用傳感器特性：
導(dǎo)電塑料位移傳感器：用特殊工藝將DAP（鄰苯二甲酸二稀丙脂）電阻漿料覆在絕緣機體上,，加熱聚合成電阻膜，或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內(nèi)形成的實心體作為電阻體,。特點是：平滑性好,、分辯力優(yōu)異耐磨性好、壽命長,、動噪聲小,、可靠性*、耐化學(xué)腐蝕,。用于宇宙裝置,、飛機雷達天線的伺服系統(tǒng)等。
繞線位移傳感器：是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,，并把它繞在絕緣骨架上制成,。繞線電位器特點是接觸電阻小,，精度高，溫度系數(shù)小,，其缺點是分辨力差,，阻值偏低，高頻特性差,。主要用作分壓器,、變阻器、儀器中調(diào)零和工作點等,。
金屬玻璃鈾位移傳感器：用絲網(wǎng)印刷法按照一定圖形,，將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成,。特點是：阻值范圍寬,，耐熱性好，過載能力強,，耐潮,，耐磨等都很好，是很有前途的電位器品種,，缺點是接觸電阻和電流噪聲大,。
金屬膜位移傳感器:金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜,、金屬箔等分別組成,。特點是分辨力高、耐高溫,、溫度系數(shù)小,、動噪聲小、平滑性好,。
磁敏式位移傳感器:消除了機械接觸,，壽命長、可靠性高,，缺點：對工作環(huán)境要求較高.
光電式位移傳感器:消除了機械接觸,，壽命長、可靠性高,，缺點：數(shù)字信號輸出,處理煩瑣.
四,、超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波,，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的,，它具有頻率高、波長短,、繞射現(xiàn)象小,，特別是方向性好,、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體,、固體的穿透本領(lǐng)很大,，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度,。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè),、國防,、生物醫(yī)學(xué)等方面。 以超聲波作為檢測手段,，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,，習(xí)慣上稱為超聲換能器,，或者超聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成,，既可以發(fā)射超聲波,，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用,。它有許多不同的結(jié)構(gòu),，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）,、表面波探頭（表面波）,、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射,、一個探頭接收）等,。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種,。晶片的大小,，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的,，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能,。 超聲波傳感器的主要性能指標包括：（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率,。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時,，輸出的能量大，靈敏度也高,。（2）工作溫度,。由于壓電材料的居里點一般比較高,，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低,，可以長時間地工作而不失效,。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設(shè)備,。（3）靈敏度,。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大,，靈敏度高,；反之，靈敏度低,。 超聲波傳感技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的不同方面,，而醫(yī)學(xué)應(yīng)用是其主要的應(yīng)用之一，下面以醫(yī)學(xué)為例子說明超聲波傳感技術(shù)的應(yīng)用,。超聲波在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要是診斷疾病,，它已經(jīng)成為了臨床醫(yī)學(xué)中*的診斷方法。超聲波診斷的優(yōu)點是：對受檢者無痛苦,、無損害,、方法簡便、顯像清晰,、診斷的準確率高等,。因而推廣容易，受到醫(yī)務(wù)工作者和患者的歡迎,。超聲波診斷可以基于不同的醫(yī)學(xué)原理,，我們來看看其中有代表性的一種所謂的A型方法。這個方法是利用超聲波的反射,。當超聲波在人體組織中傳播遇到兩層聲阻抗不同的介質(zhì)界面是,，在該界面就產(chǎn)生反射回聲。每遇到一個反射面時,，回聲在示波器的屏幕上顯示出來,，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。 在工業(yè)方面,，超聲波的典型應(yīng)用是對金屬的無損探傷和超聲波測厚兩種,。過去，許多技術(shù)因為無法探測到物體組織內(nèi)部而受到阻礙,，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況,。當然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無聲息”地探測人們所需要的信號,。在未來的應(yīng)用中,，超聲波將與信息技術(shù),、新材料技術(shù)結(jié)合起來，將出現(xiàn)更多的智能化,、高靈敏度的超聲波傳感器,。 五、溫度傳感器 溫度是一個基本的物理量,，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān),。溫度傳感器是早開發(fā)，應(yīng)用廣的一類傳感器,。溫度傳感器的*大大超過了其他的傳感器,。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下,，本世紀相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器,、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng),，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律,，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器,。 兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點互相連接在一起,，對這個連接點加熱,，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關(guān),，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān),。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果測量這個電位差,，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度,，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體,，所以稱之為“熱電偶”,。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同,。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時,，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言,，這個數(shù)值大約在5～40微伏／℃之間,。 熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低,，容易受到環(huán)境干擾信號的影響,，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響,，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關(guān),，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器,。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有*的響應(yīng)速度,，可以測量快速變化的過程,。 溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小,，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域中,，也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。 溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶,、熱敏電阻,、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型,。 接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸,，又稱溫度計。溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_到熱平衡,，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度,。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內(nèi),，溫度計也可測量物體內(nèi)部的溫度分布,。但對于運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差,，常用的溫度計有雙金屬溫度計,、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計,、電阻溫度計,、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè),、農(nóng)業(yè),、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計,。隨著低溫技術(shù)在*,、空間技術(shù)、冶金,、電子,、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展,，如低溫氣體溫度計,、蒸汽壓溫度計、聲學(xué)溫度計,、順磁鹽溫度計,、量子溫度計、低溫熱電阻和低溫溫差電偶等,。低溫溫度計要求感溫元件體積小,、準確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好,。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件,，可用于測量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。 非接觸式溫度傳感器的敏感元件與被測對象互不接觸,，又稱非接觸式測溫儀表,。可用來測量運動物體,、小目標和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度,，也可用于測量溫度場的溫度分布。常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律,，稱為輻射測溫儀表,。輻射測溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）,。各類輻射測溫方法只能測出對應(yīng)的光度溫度,、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度,。如欲測定物體的真實溫度，則必須進行材料表面發(fā)射率的修正,。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長,，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān),，因此很難測量,。在自動化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度,、軋輥溫度,、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下,，物體表面發(fā)射率的測量是相當困難的,。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù),。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實測溫度進行相應(yīng)的修正,，終可得到被測表面的真實溫度。為典型的附加反射鏡是半球反射鏡,。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射,，從而提高有效發(fā)射系數(shù)：式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率,。至于氣體和液體介質(zhì)真實溫度的輻射測量,，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質(zhì)達到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù),。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進行修正而得到介質(zhì)的真實溫度,。 非接觸測溫優(yōu)點：測量上限不受感溫元件耐溫程度的限制，因而對高可測溫度原則上沒有限制,。對于1800℃以上的高溫,，主要采用非接觸測溫方法。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,，輻射測溫逐漸由可見光向紅外線擴展,，700℃以下直至常溫都已采用，且分辨率很高,。 |
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